Lekce Neuron

Cíl lekce:

Žáci si vytvoří model neuronu a při jeho výrobě se seznámí s jeho stavbou. Na vyrobeném modelu si vyzkouší průchod vzruchu neuronem.

Zeptejte se Vašich dětí:

Které orgány patří k nervové soustavě?
Jaké smysly má člověk?
Jak se jmenuje mozková buňka?
Z jakých částí se skládá neuron?
Jakou funkci má neuron?
Kolik hlavových nervů má člověk?

Mozek

Mozek je orgán, který slouží jako organizační a řídící centrum nervové soustavy obratlovců. Mozek je z buněčného hlediska složen především z nervových a gliových buněk. Místa s nahromaděnými těly neuronů představují tzv. šedou hmotu, místa bohatá na nervová vlákna jsou známa pod názvem bílá hmota. Zatímco nervové buňky jsou schopné aktivní nervové činnosti spojené se vznikem a přenosem nervových impulsů, nepostradatelné jsou i gliové buňky, které vyživují, chrání a jinak podporují nervovou tkáň. Všechny mozky obratlovců jsou si vzájemně homologické a vyvinuly se z mozku předka obratlovců. Přesto vykazují značné odlišnosti – každý obratlovec má na svůj nervový systém jiné požadavky v souvislosti se svým způsobem života. Například u savců se bouřlivě rozvíjí koncový mozek (obě jeho hemisféry pokrývají skoro všechny ostatní části mozku a navíc je zvrásněn), ale rozsáhlý je také mozeček.

Mozek
Obrázek human brain on white background od _DJ_ [CC BY-SA 2.0] via Flickr

Lidský mozek (encephalon) je řídící a integrační orgán nervové soustavy člověka. Řídí a kontroluje veškeré tělesné funkce, jako je činnost srdce, trávení, pohyb, řeč, ale i samotné myšlení, paměť či vnímání emocí. Lidský mozek má objem asi 1450 cm3 a váží přibližně 1300 – 1400 g, tedy 2 % lidské váhy. Obsahuje asi 50 – 100 miliard (tedy asi 1011) neuronů, z nichž asi 10 % jsou pyramidální buňky v mozkové kůře. Mezi nervovými buňkami existuje až biliarda (tedy 1015) synaptických spojení.
Mozek lze zjednodušeně rozdělit na mozkový kmen, mezimozek (diencephalon) a koncový mozek (telencephalon). Anatomicky se však dělí na tyto části: prodloužená mícha (medulla oblongata), Varolův most (Pons Varoli), střední mozek (mesencephalon), mozeček (cerebellum), mezimozek (diencephalon) a koncový mozek (telencephalon). Makroskopicky se na mozku popisují mnohé útvary, které se často překrývají s funkčními strukturami téhož jména, nebo v sobě takové struktury ukrývají. Struktura funkční pak obvykle nese jméno podle struktury, pod kterou se nachází, případně jsou struktury pojmenovány na základě svého vzhledu (tvaru či barvy).

Laloky mozku
Obrázek Brain od ArtsyBee [Public domain] via Pixabay

Neuron

Neuron neboli nervová buňka, je základní funkční a histologická jednotka nervové tkáně. Jsou to vysoce specializované buňky, schopné přijmout, vést, zpracovat a odpovědět na speciální signály. Přenáší a zpracovávají informace z vnitřního i vnějšího prostředí, a tím podmiňují schopnost organismu na ně reagovat.
Neuron, jako základní jednotku nervové tkáně, popsal roku 1835 Jan Evangelista Purkyně, i když někdy je tento objev připisován Španělovi Cajalovi, který vysvětlil jeho funkci.

Neurony v lidském mozku
Obrázek Neuronal activity DARPA od courtesy of Massachusetts General Hospital and Draper Labs [Public domain] via Wikimedia commons

Tělo neuronu je ta část nervové buňky, ve které je uloženo jádro. Výběžky neuronů jsou dvojího typu – krátké dendrity, které jsou dostředivé a dlouhé neurity neboli axony, které jsou odstředivé. Dendrity mají stejnou strukturu i neuroplasmy jako tělo neuronu. V místě odstupu od těla jsou tlusté a postupně se větví. Dále jsou dendrity většinou krátké, větví se v blízkosti neurocytu a nemají myelinovou pochvu. Na povrchu dendritů bývají přítomné dendritické trny. Axon je vždy pouze jeden. V místě jeho odstupu na těle neuronu není patrná Nisslova substance a tato část těla se nazývá odstupový konus axonu.

Neuron
Obrázek Neuron (cesky)-1 od FDominec [CC BY-SA 3.0] via Wikimedia commons

Neurony
Obrázek brain-neurons od Fotis Bobolas [CC BY-SA 2.0] via Flickr

Synapse a přenos signálu

Neurony navzájem komunikují prostřednictvím elektrických signálů, vzruchů. Synapse je místem, kde dochází ke kontaktu dvou nervových buněk a kde může, za určitých okolností, dojít k přenosu vzruchu z jednoho neuronu na druhý. Synapse se skládá z presynaptické membrány, synaptické štěrbiny a postsynaptické membrány.

Když přijde vzruch po axonu k místu synapse, způsobí to, že se synaptické váčky, obsahující látku zvanou neurotransmiter, „vylijí“ do synaptické štěrbiny. Neurotransmiter je chemická látka, která je schopná vázat se na receptor, který je na postsynaptické membráně. Neurotransmiter může mít takovou funkci, že způsobí vznik dalšího vzruchu na druhém neuronu. Může však také způsobit to, že druhý neuron bude naopak hůře vzrušitelný, a tím pádem méně náchylný na vzrušení jinými neurony, které jsou ostatními synapsemi na něj navázány.

Vzruch

Vzruch, odborně akční potenciál, je děj, který se odehrává na membráně nervových buněk. Je to okamžik, kdy se takzvaný klidový membránový potenciál náhle změní. Klidový membránový potenciál je náboj nebo napětí mezi vnějším a vnitřním prostředím neuronu. Tento klidový membránový potenciál je vytvářen souhrou iontových kanálů a pump. V okamžiku, kdy „přijde“ po membráně vzruch do místa klidového membránového potenciálu, se v daném místě otevřou rychlé kanály pro ionty sodíku, a ty způsobí rychlou změnu náboje na membráně. Tato změna se po chvíli vrátí do původního stavu, tedy do stavu klidového membránového potenciálu. Opět se tak stane hlavně díky funkci membránových iontových pump. Posunu tohoto stavu změny membránového potenciálu po membráně se říká právě akční potenciál neboli vzruch. Tento vzruch se po membránách, a tedy po axonech a dendritech neuronů, šíří rychlostí 1 - 100 m/s. Rychlost závisí hlavně na tom, zda je nerv myelinizován - tedy obalen gliovou buňkou Oligodendroglií nebo Schwannovou buňkou či nikoli. Myelinizované nervy vedou vzruch rychleji. Impuls, jdoucí z mozku do palce u nohy, se tak na konec své „tratě“ dokáže dostat v čase okolo několika setin sekundy.

Neurony
Obrázek Neuron in tissue culture od GerryShaw [CC BY-SA 3.0] via Wikimedia commons

Nerv je struktura tvořená myelinizovanými svazky dlouhých výběžků nervových buněk, obklopenými podpůrnou, vazivovou tkání. Jsou to orgány periferního nervového systému, které zprostředkovávají vedení informací z periferie do centrální nervové soustavy, umožňují inervaci svalů a žláz, a také citlivost na vnější i vnitřní podněty.
Mozkové či hlavové nervy jsou nervy periferní nervové soustavy, které, na rozdíl od spinálních nervů vystupujících z míchy, vystupují z mozkového kmene (prodloužené míchy, Varolova mostu a středního mozku). Z mozkového kmene vystupuje třetí až dvanáctý hlavový nerv. První[a druhý hlavový nerv jsou vývojově výchlipkami mozku. U člověka existuje 12 párů hlavových nervů označovaných číslicemi od I. do XII.

Nervová soustava
Obrázek Nervous system diagram-en od Medium69, William Crochot [CC BY-SA 4.0] via Wikimedia commons

Pokud vás téma zaujalo a chcete se dozvědět více: